全國中小學科展

第62屆--民國111年

「杯著希望,重返融耀」

本研究以咖啡渣和茶葉渣做為廢棄聚乳酸的混合材料,並以添加廢棄生質材料之「不同重量比例」為操縱變因,探討其對廢棄聚乳酸混摻天然生質廢棄物複合材料之機械性質的影響。實驗設計以廢棄聚乳酸為對照組,以加入不同重量比例的天然生質廢棄物為實驗組,測其「硬度」、「抗衝擊強度」、「拉伸強度」、「荷重」等,並以所得數值來判斷複合材料之機械性質。研究發現廢棄聚乳酸混摻較高比例咖啡渣和茶葉渣的複合材料之「抗衝擊強度」和「荷重」有明顯的提升,具有很好的補強效果。而13%的複合材料為製作成品的最適比例。提供給回收聚乳酸一種新的應用途徑。可製作成盆栽、下午茶茶盤、肥皂盒、相框、手機架鑰匙圈、墊板,梳子、冰箱磁貼…等用品。期待所發展之廢棄聚乳酸複合材料未來能夠應用在更廣的層面。

別急得吃棉花糖–親子互動智慧理財ATM之設計與探討

孩子們時常在領到零用錢後便很快地花光光了,不僅沒有儲蓄的習慣,更沒有正確的理財觀念,導致未來生活收支嚴重失衡的經濟問題。於是本作品以「棉花糖理論」結合智慧行動載具,使用Edit Plus編輯器撰寫PHP程式,研發一款培養孩子延遲享樂與理財好習慣,同時父母也能控管孩子花錢情形的ATM互動程式。 本作品分別設計「家長端與孩子端」的HTML頁面,提供定期主動提醒父母發放零用錢,清楚掌握孩子儲蓄與花費的資訊,此外;特別提供孩子設定定期存款與預定目標(想購買的商品)之設計,讓孩子運用分期儲蓄,累積目標金額,透過存款購得商品的成功愉快經驗,達到存錢與延遲享受的效果,讓孩子開心地學會儲蓄及理財好習慣,同時也增進親子間更緊密良好互動關係。

利用校園望遠鏡與LCO所測得的星團星色星等圖求星團年齡

本研究使用校內望遠鏡(14-inch)拍攝英仙座的雙星團NGC884、NGC869及后髮座的球狀星團M53,並申請LCO的望遠鏡(16-inch )拍攝同為北半球后髮座的球狀星團M53以及位於南半球天體Grus II、Tuc II的潛在星團,繪製出其星色星等圖(Color-MagnitudeDiagram,CMD)並分析之,得出英仙座雙星團的年齡皆約在107年之間,兩者實際年齡相近;而南半球天體Tuc II的CMD以等年齡擬合後似乎有個趨勢,假設此趨勢為真,推測其年齡相常年輕,約千萬年的數量級,可能是麥哲倫星流的物質所誕生。在M53的部分,比較本校天文台和LCO申請排程的望遠鏡拍攝出的數據,得出在北半球的部分LCO的降噪比較差,測量誤差稍大。

邊權與零的親密關係

在圖論中,以G=(V,E)表示一個圖,其中G的頂點集合記作V(G)、邊集合記作E(G)。令k是一個正整數,若能在G的每個邊上各給一個非零整數{±1,±2,±3,...,±(k−1)}的標號,且每個頂點所連出的邊標號總和為0,則稱圖G有零和k流,當k有最小值時,稱k為圖G的零和基數,記作F(G)。 零和流(zero-sum flow)是由無零流(nowhere-zero flow)演化而來的問題,亦是一種邊上加權的問題。在2009年S. Akbari等人提出零和流猜想,猜測所有滿足零和的圖其零和基數皆不大於6。 在本作品,我們設計雙色標籤與圖形變換的方法,成功刻劃出尤拉圖(每個頂點都連出偶數個邊的連通圖)零和基數為3的充要條件,並將其變換的技巧與結果,應用於判斷其它圖形的零和基數。

加減「層」除 All in one-自製分層除汙瓶,潔淨河川水

本研究針對在野外露營煮食及清洗,所產生的大量汙水,為避免直接排入河川,對環境造成傷害,以生活中的物品做為濾材,製作出一個可過濾汙水的「分層除汙瓶」。 參考汙水處理及濾水的原理,希望經過除汙瓶處理過的汙水,其pH值能接近中性,總溶解固體量、電導率降低,溶氧量和流明度增加,使其外觀與清水相近。 選擇生活中常見物品:紙類、粉類、常見水處理濾材、棉布類等,分析其過濾效果,進而得知吸油棉、小蘇打粉、不織布、麥飯石、衛生紙、咖啡濾紙,由上而下依序分層製作出的除汙瓶效果較佳,並可實際運用於生活中,落實環境保育。

Do It Myself-智能棒球訓練系統

「智能棒球訓練系統」是協助棒球初學者自主完成打擊與投球訓練的系統。訪問棒球教練需要哪些輔助訓練工具與文獻探討後,先以九宮格板自動回復元件製作投球準度訓練模組;再改良成輕巧的三宮格板好球帶訓練模組。在靈敏度偵測實驗中發現雷射光加光敏電阻靈敏度高於超音波與雷射測距感測器,以此製作揮棒速度訓練模組,實際使用時發現雷射光與光敏電阻模組在戶外易受陽光干擾,故以各色吸管進行光敏電阻抗陽光干擾實驗,發現6公分以上的黑色吸管可有效降低陽光干擾。最後加入跨步步伐偵測模組以提升投球穩定度。本系統還能透過IoT的功能,讓使用者掌握練習數據。實測後,本系統可提升練習者的揮棒速度以及投球的準度和穩定度。

形單不影隻,紅藍展翅飛

顏色對調並且數字按規律排列,除了分類顏色還要排列數字大小難度很高,我們想要發展出有規律的方法來解決問題,並將對調的方格數增加到M個。 移動的規則是每次只能移動相鄰的兩個方格,對調後再放入空格中,重複這個動作,直到所有同樣顏色的方格依數字從小到大排列(順向排列)或數字由大到小排列(逆向排列)。 研究內容分成兩部分,第一部分:個別對單色的方格加上數字,目標在遵守移動規則下,顏色分類而且數字按照順序排列。第二部分:雙色都加上數字,目標在遵守移動規則下,顏色分類而且數字按照順序排列。

青斑蝶跨海翔飛之翅膀的秘密

從生態觀察中,找出成蝶翔飛的翅位法則,製做1:1蝴蝶飛行器,如大鳳蝶、青斑蝶、紫斑蝶、台灣三線蝶等。設計飛行實驗變項,如風速、風向等,以蝴蝶飛行器的滯空時間及滯空成功率模擬成蝶的翔飛能力與抗風性,並分析青斑蝶跨海翔飛的翅膀性質。

「蚊」所遁形 - - 病媒蚊即時通報系統

從問卷調查,發現多數人不知如何辨別病媒蚊,且很需要能即時觀測與通報的機制。本研究在校園蚊蟲常聚地點分別放置自製捕蚊瓶,其中發現地下室能捕捉較多蚊子,推測可能是較不通風,CO2濃度高。伴隨二氧化碳引蚊裝置實驗中,也證實CO2較高或藍光燈端確實能吸引較多蚊子,依據這兩個實驗觀察,我們的機構設計以CO2誘蚊裝置,結合人工智慧對病媒蚊進行分類辨識,將自行拍攝、網路搜尋和國衛院提供之病媒蚊照片建立資料庫,依“截留確認法”驗證模型辨識成效,若分類效果不佳,刪除模糊不清的資料,再重新訓練模型。最後利用物聯網技術準確且迅速地傳送到相關單位並記錄環境資料。另外製作智能手錶,可隨時進行遠端監控病媒蚊數量,以利後續處置。

雲深不知處總得鹽水瘋泡—利用水模擬大氣中密度差介面的紊流穿透及混和

本研究旨在探討層雲結構產生上的一些物理機制,一般情況為地表附近空氣經由日照加熱而對流上升,而後與冷空氣混和凝結,我們藉由建立一些相關的模型來探討此一現象,利用水中紊流模擬大氣,設計密度界面模擬大氣中密度層變界面,透過染劑以及雷射誘導螢光等技術來觀察,而後探討紊流穿透界面或與界面上溶液混和時的相關現象,並利用一些計算,例如達西-魏斯巴赫方程或渦量方程式等,去解釋這樣的模型,配合電腦程式輔助分析紊流的速度及形狀等特性的關係,,再用不確定度去評估實驗精確性,連結這個紊流模式與大氣流體中的現象,並可推廣至諸如海底火山噴泉或是工廠汙染物排放。